最近在寫一個溫度實時監控的項目，要用到TLV通訊協議，看了很多博客，慢慢的從裏面明白了TLV的實現方式及用c語言實現TLV的編碼，下面我將淺談一下TLV，在講TLV之前我們先講一下什麼是通訊協議。
通訊協議
1、通訊協議
協議可以使雙方不需要了解對方的實現細節的情況下進行通信，因此雙方可以是異構的，server可以是c++，client可以是java，基於相同的協議，我們可以用自己熟識的語言工具來實現。
協議一般由一個或多個消息組成，簡單的來說，消息就像是一個Table，由表頭(消息的字段定義，包括名稱與數據類型)與行(字段值)組成。
2、自定義通訊協議
約定好雙方交換數據的編解碼方式，包括一致的基本數據類型，業務類型，字節序、消息內容等。
什麼是自定義通訊協議TLV
TLV協議是BER編碼的一種，全稱是Tag、length、value。該協議簡單高效，能適用於各種通信場景，且具有良好的可擴展性。TLV協議的基本格式如下：
其中，Tag，是報文的唯一標識；Length，表示Value字段的長度；Value字段的數據是需要傳輸的數據，長度由Length字段表示。
只用TLV可能會出現問題
我們該如何理解TLV那，通信的雙方一定要有一種規約，收到的數據該如何解析，比如我們在應用層A用戶給B用戶發數據：
A------- 數據----------->B
數據在收發時，一定會存在三個非常重要的信息：
1、這是什麼數據？ Tag
2、數據有多少個字節？ Length
3、數據的內容是什麼？ Value
B收到A發來的信息，就開始按照這三個開始解析，是不是A發來的消息。但是隻有TLV封裝的話，A給B發送過程中，會出現許多差錯，比如：
-
問題1：數據可能重合！如果你設置0x01爲溫度，那麼後面有個0x01可能是表示數據的，而不是溫度！
這時候我們需要加一個報頭，固定爲0xFD，用來標誌一個報文的開始 -
問題2：數據可能會跳變！你不能保證數據傳輸過程中數據的跳變，0x01表示溫度，跳變爲0x02就表示另外的東西了！
這時候我們需要在一個字節流末尾加一個CRC校驗，傳輸前算一下字節流的大小，傳輸到另外一個端口後再算一下，對比前後兩個CRC的值，如果相同，表示沒有發生字節跳變，如果不同，那就捨棄！
-
問題3：報頭可能在TLV中！
同樣也要加CRC校驗
加工後的TLV：
如果還有不清楚爲什麼要加報文頭和CRC校驗的同學，可以參考這篇博客https://blog.csdn.net/qq_43296898/article/details/88863854
爲接下來我要完成網絡socket實現溫度上報，要用到自定義通訊協議TLV，我講用TLV的格式將“ID/時間/溫度“上報，如“RPI0001/2019-01-05 11:40:30/30.0C”; 根據上面介紹的我將把這個數據封裝成TLV格式上報。這裏面有三種數據要發送，所以就要寫三個TLV報文。
後來因爲加入了重傳機制，所以要加入了ACK的報文，所以在c文件中我寫了四個TLV報文
TLV的封包代碼示例
下面是我用c代碼實現的TLV報文格式的發送信息：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "header.h"
#include "tlv.crc-itu-t.h"
#define HEAD 0xFD //定義一個報文頭
#define BUF_SIZE 128 //定義一個buffer的大小
#define TLV_FIXED_SIZE 5 //固定TLV字節流大小，不包含value的值
#define TLV_MINI_SIZE (TLV_FIXED_SIZE+1) //TLV字節流的最小值，value的最小值爲1個字節
enum //使用枚舉 Tag的值會自加
{
TAG_ACK = 1，
TAG_SN, //樹莓派上的id
TAG_TEMP, //溫度
TAG_TIME, //時間
}；
int pack_ack (char *buf , int size); //聲明ack封裝函數
int pack_sn (char *buf , int size);//聲明id封裝函數
int pack_temp (char *buf , int size);//聲明溫度封裝函數
int pack_time (char *buf , int size);//聲明時間溫度封裝函數
int main (int argc, char **argv)
{
char buf[BUF_SIZE];
int bytes; //一個封裝函數的字節流的個數
bytes = pack_ack (buf , sizeof(buf));
dump_buf("ack", buf, bytes);//設置dump_buf函數，把所有的字節流都放到dump_buf裏面
bytes = pack_sn(buf , sizeof(buf));
dump_buf("sn", buf, bytes);
bytes = pack_temp(buf , sizeof(buf));
dump_buf("temp", buf, bytes);
bytes = pack_time (buf , sizeof(buf));
dump_buf("time", buf, bytes);
return 0;
}
/*ACK報文
* H T L Value CRC1 CRC2
* 0xFD 0x01 0x01 0x00 0x12 0x34
* */
int pack_ack(char *buf, int size)
{
unsigned short crc16=0; //CRC校驗值
int pack_len = 0;
int data_len = 0;
int ofset = 0;//buf的索引位置
char *val="0";
if(!buf || size < TLV_MINI_SIZE)
{
printf("Invalid input argument\n");
return 0;
}
buf[ofset]=HEAD; //將buf[0]設報文頭0xFD
ofset +=1;//索引加1
buf[ofset]=TAG_ACK; //將buf[1]設爲TAG_ACK=0x01
ofset +=1;
data_len = strlen(val); //ACK報文value的長度
pack_len = data_len+TLV_FIXED_SIZE;// 封裝TLV的總長度（length）
buf[ofset]=pack_len;//將buf[2]設爲TLV的總長度
ofset += 1;
memcpy(&buf[ofset], val, data_len);//把ACK的內容拷貝到buf裏，按字節拷貝
ofset +=data_len; //索引加到data_len個字節
crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, buf, ofset);//調用crc函數，此函數在crc頭文件中
ushort_to_bytes(&buf[ofset], crc16);
ofset +=2;
return ofset;//返回索引值
}
/*樹莓派的編號ID=RPI0001報文
* H T L Value CRC1 CRC2
* 0xFD 0x01 0x01 0x07 0x12 0x34
* */
int pack_sn(char *buf, int size)//聲明id封裝函數
{
unsigned short crc16 = 0;
char *id = "RPI0001";
int ofset = 0;
int pack_len = 0;
int data_len = 0;
if(!buf || size < TLV_MINI_SIZE)
{
printf("Invalid input argument \n");
return 0;
}
buf[ofset]=HEAD;
ofset+=1;
buf[ofset]=TAG_SN;
ofset +=1;
data_len=strlen(id);
pack_len = data_len + TLV_FIXED_SIZE;
buf[ofset]=pack_len;
ofset +=1;
memcpy(&buf[ofset], id, data_len);
ofset += data_len;
crc16=crc_itu_t(MAGIC_CRC, buf, ofset);
ushort_to_bytes(&buf[ofset], crc16);
ofset +=2;
return ofset; //返回索引值
}
/* 樹莓派上獲取溫度30.5C報文
* H T L Value CRC1 CRC2
* 0xFD 0x03 0x00 0x14 0x3A 0x12 0x34
*/
int pack_temp(char *buf, int size)
{
unsigned short crc16=0;
int pack_len = 0;
int data_len = 0;
int ofset = 0;
float temp;
char datatime[32];
int i,j;
if(!buf || size < TLV_MINI_SIZE)
{
printf("Invalid input adgument\n");
return 0;
}
buf[ofset]=HEAD;
ofset +=1;
buf[ofset]=TAG_TEMP;
ofset +=1;
ds18b20_get_temperature(&temp);
i=(int)temp; //整數部分
j=(int) ((temp-i) *100);//小數部分
data_len = sizeof(temp);
pack_len= data_len + TLV_FIXED_SIZE;
buf[ofset]=pack_len;
ofset +=1;
buf[ofset]=i;
ofset+=1;
buf[ofset]=j;
ofset+=1;
crc_itu_t(MAGIC_CRC, buf, ofset);
ushort_to_bytes(&buf[ofset], crc16);
ushort_to_bytes(&buf[ofset], crc16);
ofset +=2;
return ofset;//返回索引值
}
/* 獲取系統時間的報文 2020-4-12 23:22:00
* H T L Value
CRC1 CRC2
* 0xFD 0x04 0x06 0x14 0x04 0x0c 0x17 0x16 0x00 0x12 0x34
* */
int pack_time (char *buf, int size)
{
unsigned short crc16=0;
int ofset = 0;
int pack_len = 0;
int data_len = 0;
char datatime[32];
char *datime;
if( !buf || size < TLV_MINI_SIZE)
{
printf("Invald input argument\n");
return 0;
}
buf[ofset]=HEAD;
ofset+=1;
buf[ofset]=TAG_TIME;
ofset +=1;
memset(datatime, 0, sizeof(datatime));
int time=get_sys_time(datatime);
data_len = time;
pack_len =data_len + TLV_MINI_SIZE;
buf[ofset]=pack_len;
ofset+=1;
for(int i=0; i< data_len; i++, ofset++)
buf[data_len]=datatime[i];
crc16=crc_itu_t(MAGIC_CRC,buf, ofset);
ushort_to_bytes(&buf[ofset], crc16);
ofset +=2;
return ofset;//返回索引值
}
void dump_buf(char *type, char *data, int len)//data指針，指向buf的首地址，len是buf的長度
{
if(type)
{
printf("%s:\n", type);
}
int i;
for(i=0; i<len; i++)
{
printf("0x%02x\n",data[i]);
printf("0x%02x\n",data[i]);
}
printf("\n");
}
後續我將會更新TLV的解包過程！代碼可能存在bug，如果有什麼問題，還請大家指出！